JP2003029142A - 内視鏡対物レンズ系 - Google Patents
内視鏡対物レンズ系Info
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- JP2003029142A JP2003029142A JP2001218876A JP2001218876A JP2003029142A JP 2003029142 A JP2003029142 A JP 2003029142A JP 2001218876 A JP2001218876 A JP 2001218876A JP 2001218876 A JP2001218876 A JP 2001218876A JP 2003029142 A JP2003029142 A JP 2003029142A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負、正、正の屈折力を持つ３枚レンズ構成
で、ピント調整に必要なバックフォーカスを確保しなが
ら有効径を小さく抑え、諸収差（主に球面収差、像面湾
曲）を良好に保つ内視鏡対物レンズを得る。 【構成】 物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズと、明るさ絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズと、
正の屈折力を持つ第３レンズとで構成され、条件式
（１）を満足する内視鏡対物レンズ系。 （１）−１．５０＜ｒ４／ｆ＜−１．０５ 但し、 ｆ；全系の焦点距離、 ｒ４；第２レンズの像側の面の曲率半径。
で、ピント調整に必要なバックフォーカスを確保しなが
ら有効径を小さく抑え、諸収差（主に球面収差、像面湾
曲）を良好に保つ内視鏡対物レンズを得る。 【構成】 物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズと、明るさ絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズと、
正の屈折力を持つ第３レンズとで構成され、条件式
（１）を満足する内視鏡対物レンズ系。 （１）−１．５０＜ｒ４／ｆ＜−１．０５ 但し、 ｆ；全系の焦点距離、 ｒ４；第２レンズの像側の面の曲率半径。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、内視鏡対物レンズ系に関し、特
に細径内視鏡に適した内視鏡対物レンズ系に関する。
に細径内視鏡に適した内視鏡対物レンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】胆道、膵管、気管支等の狭
い体腔内に挿入して観察、治療を行う細径内視鏡が実用
化されている。この細径内視鏡では、より細い内腔を観
察したり、内視鏡先端硬性部径を拡大せずに治療作業性
向上のために鉗子チャンネルを大きくすることなどが求
められ、その結果、その先端部に設ける対物レンズのさ
らなる小型化が要求されている。
い体腔内に挿入して観察、治療を行う細径内視鏡が実用
化されている。この細径内視鏡では、より細い内腔を観
察したり、内視鏡先端硬性部径を拡大せずに治療作業性
向上のために鉗子チャンネルを大きくすることなどが求
められ、その結果、その先端部に設ける対物レンズのさ
らなる小型化が要求されている。
【０００３】この要求に対して、特許第２５５８３３３
号公報は、絞りより像面側の第１レンズ、第２レンズの
空気間隔を所定の値以上に大きくして第２レンズ群を像
面に近づけることで有効径を抑えようとした内視鏡対物
レンズ系を提案している。しかし、この構成では、倍率
色収差の補正ができない。さらに、この構成はピント感
度が高いため組付けの際に調整が困難である。
号公報は、絞りより像面側の第１レンズ、第２レンズの
空気間隔を所定の値以上に大きくして第２レンズ群を像
面に近づけることで有効径を抑えようとした内視鏡対物
レンズ系を提案している。しかし、この構成では、倍率
色収差の補正ができない。さらに、この構成はピント感
度が高いため組付けの際に調整が困難である。
【０００４】また、特開平７‐８４１７９号公報は、物
体側から順に、負レンズ、絞り、正レンズ、及び正レン
ズからなるレトロフォーカスタイプの内視鏡対物レンズ
系を提案している。しかし、この対物レンズ系は、被写
界深度を広くするために球面収差を故意に発生させてい
るため、胆道、気管支などで使用する微小で高解像力が
求められる内視鏡対物レンズ系では、収差量が大きく良
好な性能が得られない。
体側から順に、負レンズ、絞り、正レンズ、及び正レン
ズからなるレトロフォーカスタイプの内視鏡対物レンズ
系を提案している。しかし、この対物レンズ系は、被写
界深度を広くするために球面収差を故意に発生させてい
るため、胆道、気管支などで使用する微小で高解像力が
求められる内視鏡対物レンズ系では、収差量が大きく良
好な性能が得られない。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、従来の内視鏡対物レンズ系に
ついての以上の問題意識に基づき、負、正、正の屈折力
を持つ３枚レンズ構成で、ピント調整に必要なバックフ
ォーカスを確保しながら有効径を小さく抑え、諸収差
(主に球面収差、像面湾曲)を良好に保つ内視鏡対物レン
ズを提供することを目的とする。
ついての以上の問題意識に基づき、負、正、正の屈折力
を持つ３枚レンズ構成で、ピント調整に必要なバックフ
ォーカスを確保しながら有効径を小さく抑え、諸収差
(主に球面収差、像面湾曲)を良好に保つ内視鏡対物レン
ズを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】本発明による内視鏡対物レンズ系は、物
体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズと、明るさ
絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズと、正の屈折力を
持つ第３レンズとで構成され、次の条件式（１）を満足
することを特徴としている。 （１）−１．５０＜ｒ４／ｆ＜−１．０５ 但し、 ｆ；全系の焦点距離、 ｒ４；第２レンズの像側の面の曲率半径、 である。
体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズと、明るさ
絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズと、正の屈折力を
持つ第３レンズとで構成され、次の条件式（１）を満足
することを特徴としている。 （１）−１．５０＜ｒ４／ｆ＜−１．０５ 但し、 ｆ；全系の焦点距離、 ｒ４；第２レンズの像側の面の曲率半径、 である。
【０００７】本発明の内視鏡対物レンズ系は、次の条件
式（２）を満足することが好ましい。 （２）−８．０＜ｒ４／Ｌ＜−４．７ 但し、 Ｌ；第１レンズの後側主点から絞り迄の距離、 である。
式（２）を満足することが好ましい。 （２）−８．０＜ｒ４／Ｌ＜−４．７ 但し、 Ｌ；第１レンズの後側主点から絞り迄の距離、 である。
【０００８】本発明の内視鏡対物レンズ系は、第３レン
ズの像側の面と結像面とが離間している態様で用いるこ
とが好ましい。離間していると、結像面に位置するイメ
ージファイバまたは固体撮像素子の中心を、全系の光軸
に対して偏心させた斜視用内視鏡としての使用が容易で
ある。この斜視用の態様では、次の条件式（３）を満足
することが好ましい。 （３）０＜δ／ｆ＜０．３ 但し、 δ；イメージファイバまたは固体撮像素子の中心と光軸
との偏心量、 である。
ズの像側の面と結像面とが離間している態様で用いるこ
とが好ましい。離間していると、結像面に位置するイメ
ージファイバまたは固体撮像素子の中心を、全系の光軸
に対して偏心させた斜視用内視鏡としての使用が容易で
ある。この斜視用の態様では、次の条件式（３）を満足
することが好ましい。 （３）０＜δ／ｆ＜０．３ 但し、 δ；イメージファイバまたは固体撮像素子の中心と光軸
との偏心量、 である。
【０００９】本発明の内視鏡対物レンズ系は、別の態様
によると、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズと、明るさ絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズと、
正の屈折力を持つ第３レンズとで構成され、次の条件式
（２）を満足することを特徴としている。 （２）−８．０＜ｒ４／Ｌ＜−４．７
によると、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズと、明るさ絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズと、
正の屈折力を持つ第３レンズとで構成され、次の条件式
（２）を満足することを特徴としている。 （２）−８．０＜ｒ４／Ｌ＜−４．７
【００１０】
【発明の実施形態】本発明の内視鏡用対物レンズは、図
１、図３、図５及び図７の各実施例のレンズ構成図に示
すように、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズ１０、明るさ絞りＳ、正の屈折力を持つ第２レンズ２
０、及び正の屈折力を持つ第３レンズ３０を有してい
る。いずれの実施例も、第１レンズ１０の物体側の面、
第２レンズ２０の絞りＳ側の面、及び第３レンズ３０の
像側の面が平面からなっている。第１レンズ１０の物体
側の面が平面であると、内視鏡に搭載したときの洗浄性
がよい。
１、図３、図５及び図７の各実施例のレンズ構成図に示
すように、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズ１０、明るさ絞りＳ、正の屈折力を持つ第２レンズ２
０、及び正の屈折力を持つ第３レンズ３０を有してい
る。いずれの実施例も、第１レンズ１０の物体側の面、
第２レンズ２０の絞りＳ側の面、及び第３レンズ３０の
像側の面が平面からなっている。第１レンズ１０の物体
側の面が平面であると、内視鏡に搭載したときの洗浄性
がよい。
【００１１】第３レンズ３０の像側には、結像面４０
（イメージファイバの入射端面または固体撮像素子の撮
像面）が位置する。第３レンズ３０の像側の面は、この
結像面４０から離間しており、結像面４０を光軸方向に
相対移動させて行うピント調整、及び結像面４０を光軸
と直交する方向に相対移動させて行う斜視構造をとるこ
とができる。
（イメージファイバの入射端面または固体撮像素子の撮
像面）が位置する。第３レンズ３０の像側の面は、この
結像面４０から離間しており、結像面４０を光軸方向に
相対移動させて行うピント調整、及び結像面４０を光軸
と直交する方向に相対移動させて行う斜視構造をとるこ
とができる。
【００１２】条件式（１）は、第２レンズの像側の面の
曲率半径ｒ４を適切な範囲に保つことで第３レンズの有
効径を小さくし、球面収差を良好に補正するための条件
である。条件式（１）の上限を超えてｒ４がきつくなる
と、球面収差が大きくなり良好な性能が得られなくな
る。下限を超えてｒ４が緩くなると、第３レンズの有効
径が大きくなり小型化が困難である。
曲率半径ｒ４を適切な範囲に保つことで第３レンズの有
効径を小さくし、球面収差を良好に補正するための条件
である。条件式（１）の上限を超えてｒ４がきつくなる
と、球面収差が大きくなり良好な性能が得られなくな
る。下限を超えてｒ４が緩くなると、第３レンズの有効
径が大きくなり小型化が困難である。
【００１３】条件式（２）は、第２レンズの像側の面の
曲率半径ｒ４と、第１レンズの後側主点Ｐｒと絞りとの
距離Ｌ（図１）との比を適切な範囲に保つことで第２レ
ンズの有効径を小さくし、諸収差を良好に保つためのも
のである。上限を超えて、ｒ４／Ｌが大きくなると球面
収差が大きくなって性能が劣化し、また第１レンズの有
効径も増大するため好ましくない。下限を超えてｒ４／
Ｌが小さくなると、像面湾曲が大きくなり、また第２、
第３レンズの有効径が増大する。
曲率半径ｒ４と、第１レンズの後側主点Ｐｒと絞りとの
距離Ｌ（図１）との比を適切な範囲に保つことで第２レ
ンズの有効径を小さくし、諸収差を良好に保つためのも
のである。上限を超えて、ｒ４／Ｌが大きくなると球面
収差が大きくなって性能が劣化し、また第１レンズの有
効径も増大するため好ましくない。下限を超えてｒ４／
Ｌが小さくなると、像面湾曲が大きくなり、また第２、
第３レンズの有効径が増大する。
【００１４】条件式（３）は、本内視鏡対物レンズ系を
斜視用に用いる場合の好ましい条件である。前述のよう
に、結像面に位置するイメージファイバまたは固体撮像
素子の中心を、光軸に対して偏心させると（光軸に直交
する方向にシフトさせると）、光軸に対して傾斜した方
向の観察が可能である。いま図１に鎖線で示すように、
全系の光軸を基準にして、該光軸からδだけイメージフ
ァイバー（または固体撮像素子）の中心を偏心させる
と、偏芯量δが小さい範囲では、視野方向θ[ｒaｄ]と
全系の焦点距離ｆとの間に、δ≒ｆθの関係がある。細
径の内視鏡ではレンズと鉗子孔の距離は２ｍｍ程度で、
処置を行う際には鉗子が内視鏡先端部から７〜８ｍｍ以
上出たときに視野中心付近に鉗子が見えればよいため、
視野方向は１５°程度までと考えられ、さらに大きくな
ると偏芯量が大きくなり対物レンズ系を小さくするには
不利である。条件式（３）は、視野方向θ×１８０／π
[°]が１５°程度以下となる範囲を定めたものである。
斜視用に用いる場合の好ましい条件である。前述のよう
に、結像面に位置するイメージファイバまたは固体撮像
素子の中心を、光軸に対して偏心させると（光軸に直交
する方向にシフトさせると）、光軸に対して傾斜した方
向の観察が可能である。いま図１に鎖線で示すように、
全系の光軸を基準にして、該光軸からδだけイメージフ
ァイバー（または固体撮像素子）の中心を偏心させる
と、偏芯量δが小さい範囲では、視野方向θ[ｒaｄ]と
全系の焦点距離ｆとの間に、δ≒ｆθの関係がある。細
径の内視鏡ではレンズと鉗子孔の距離は２ｍｍ程度で、
処置を行う際には鉗子が内視鏡先端部から７〜８ｍｍ以
上出たときに視野中心付近に鉗子が見えればよいため、
視野方向は１５°程度までと考えられ、さらに大きくな
ると偏芯量が大きくなり対物レンズ系を小さくするには
不利である。条件式（３）は、視野方向θ×１８０／π
[°]が１５°程度以下となる範囲を定めたものである。
【００１５】また、イメージファイバー（または固体撮
像素子）をレンズ系に対して偏芯させて斜視を得る際
に、最も像側のレンズとイメージファイバ（または固体
撮像素子）とを密着させて共に偏芯させるタイプに比べ
て、イメージファイバー（または固体撮像素子）のみを
偏芯させるタイプの方が所定の視野方向を得る場合の偏
芯量が小さくなり、内視鏡先端部の小型化に有利であ
る。そのためにも最も像側のレンズと結像面とは離間し
ているのが好ましい。
像素子）をレンズ系に対して偏芯させて斜視を得る際
に、最も像側のレンズとイメージファイバ（または固体
撮像素子）とを密着させて共に偏芯させるタイプに比べ
て、イメージファイバー（または固体撮像素子）のみを
偏芯させるタイプの方が所定の視野方向を得る場合の偏
芯量が小さくなり、内視鏡先端部の小型化に有利であ
る。そのためにも最も像側のレンズと結像面とは離間し
ているのが好ましい。
【００１６】次に具体的な数値実施例について説明す
る。諸収差図において、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線、ｅ線
はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、
Ｍはメリディオナル、Ｙは像高である。また、表中のＦ
ｅは実効Ｆナンバー、ｆは全系の焦点距離、ωは半画角
（°）、ｆBはバックフォーカス、ｒは曲率半径、ｄは
レンズ厚またはレンズ間隔、Ｎdはｄ線の屈折率、νは
アッベ数を示す。また、δは全系の光軸に対し結像面４
０を偏心させたときの偏心量である。
る。諸収差図において、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線、ｅ線
はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、
Ｍはメリディオナル、Ｙは像高である。また、表中のＦ
ｅは実効Ｆナンバー、ｆは全系の焦点距離、ωは半画角
（°）、ｆBはバックフォーカス、ｒは曲率半径、ｄは
レンズ厚またはレンズ間隔、Ｎdはｄ線の屈折率、νは
アッベ数を示す。また、δは全系の光軸に対し結像面４
０を偏心させたときの偏心量である。
【００１７】［実施例１］図１は、実施例１のレンズ構
成を示し、図２は図１のレンズ構成での諸収差を示す。
表１はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０７の位置に設けられている。
成を示し、図２は図１のレンズ構成での諸収差を示す。
表１はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０７の位置に設けられている。
【００１８】
【表１】
Fe=1:1.8
f=0.29
ω=53゜
fB=0.24
δ=0.03
面No. ｒ ｄ Ｎd ν
1 ∞ 0.200 1.88300 40.8
2 0.520 0.100 - -
3 ∞ 0.340 1.88300 40.8
4 -0.370 0.050 - -
5 0.641 0.300 1.77250 49.6
6 ∞ - - -
【００１９】［実施例２］図３は、実施例２のレンズ構
成を示し、図４は図３のレンズ構成での諸収差を示す。
表２はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０５の位置に設けられている。
成を示し、図４は図３のレンズ構成での諸収差を示す。
表２はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０５の位置に設けられている。
【００２０】
【表２】
Fe=1:1.8
f=0.29
ω=43゜
fB=0.20
δ=0.04
面No. ｒ ｄ Ｎd ν
1 ∞ 0.250 1.88300 40.8
2 0.675 0.080 - -
3 ∞ 0.350 1.88300 40.8
4 -0.325 0.050 - -
5 0.831 0.300 1.77250 49.6
8 ∞ - - -
【００２１】［実施例３］図５は、実施例３のレンズ構
成を示し、図６は図５のレンズ構成での諸収差を示す。
表３はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０５の位置に設けられている。
成を示し、図６は図５のレンズ構成での諸収差を示す。
表３はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０５の位置に設けられている。
【００２２】
【表３】
Fe=1:1.8
f=0.29
ω=46゜
fB=0.21
δ=0.07
面No. ｒ ｄ Ｎd ν
1 ∞ 0.200 1.88300 40.8
2 0.655 0.080 - -
3 ∞ 0.380 1.88300 40.8
4 -0.325 0.050 - -
5 0.882 0.300 1.77250 49.6
6 ∞ - - -
【００２３】［実施例４］図７は、実施例４のレンズ構
成を示し、図８は図７のレンズ構成での諸収差を示す。
表４はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０６の位置に設けられている。
成を示し、図８は図７のレンズ構成での諸収差を示す。
表４はその数値データである。絞りはｒ２面から像側に
０．０６の位置に設けられている。
【００２４】
【表４】
Fe=1:1.9
f=0.29
ω=46゜
fB=0.22
δ=0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd ν
1 ∞ 0.300 1.88300 40.8
2 0.640 0.090 - -
3 ∞ 0.380 1.88300 40.8
4 -0.350 0.050 - -
5 0.760 0.300 1.77250 49.6
6 ∞ - - -
【００２５】各条件式の各実施形態に対する値を表５に
示す。
示す。
【表５】
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
条件式(1) -1.28 -1.12 -1.12 -1.21
条件式(2) -5.3 -6.5 -6.5 -5.8
条件式(3) 0.10 0.14 0.24 0.17
各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よ
く補正されている。
く補正されている。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、負、正、正の屈折力を
持つ３枚レンズ構成で、ピント調整に必要なバックフォ
ーカスを確保しながら有効径を小さく抑え、諸収差を良
好に保つ内視鏡対物レンズを得ることができる。
持つ３枚レンズ構成で、ピント調整に必要なバックフォ
ーカスを確保しながら有効径を小さく抑え、諸収差を良
好に保つ内視鏡対物レンズを得ることができる。
【図１】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例１の
レンズ構成図である。
レンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例２の
レンズ構成図である。
レンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例３の
レンズ構成図である。
レンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例４の
レンズ構成図である。
レンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年２月２６日（２００２．２．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (5)
- 【請求項１】 物体側から順に、負の屈折力を持つ第１
レンズと、明るさ絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ
と、正の屈折力を持つ第３レンズとで構成され、 次の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡対
物レンズ系。 （１）−１．５０＜ｒ４／ｆ＜−１．０５ 但し、 ｆ；全系の焦点距離、 ｒ４；第２レンズの像側の面の曲率半径。 - 【請求項２】 請求項１記載の内視鏡対物レンズ系にお
いて、次の条件式（２）を満足する内視鏡対物レンズ
系。 （２）−８．０＜ｒ４／Ｌ＜−４．７ 但し、 Ｌ；第１レンズの後側主点から絞り迄の距離。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の内視鏡対物レン
ズ系において、第３レンズの像側の面と結像面とは離間
している内視鏡対物レンズ系。 - 【請求項４】 請求項３記載の内視鏡対物レンズ系にお
いて、結像面に位置するイメージファイバまたは固体撮
像素子の中心が、光軸に対して偏心しており、次の条件
式（３）を満足する内視鏡対物レンズ系。 （３）０＜δ／ｆ＜０．３ 但し、 δ；イメージファイバまたは固体撮像素子の中心と光軸
との偏心量。 - 【請求項５】 物体側から順に、負の屈折力を持つ第１
レンズと、明るさ絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ
と、正の屈折力を持つ第３レンズとで構成され、 次の条件式（２）を満足することを特徴とする内視鏡対
物レンズ系。 （２）−８．０＜ｒ４／Ｌ＜−４．７
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001218876A JP2003029142A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 内視鏡対物レンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001218876A JP2003029142A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 内視鏡対物レンズ系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003029142A true JP2003029142A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19052978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001218876A Withdrawn JP2003029142A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 内視鏡対物レンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003029142A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7027231B2 (en) * | 2003-02-14 | 2006-04-11 | Fujinon Corporation | Endoscope objective lens |
| US8897781B2 (en) | 2011-07-05 | 2014-11-25 | Fujitsu Limited | Method of managing mobile communication system and monitoring control apparatus |
| CN107179599A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-09-19 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学成像系统 |
| WO2019019669A1 (zh) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学成像系统 |
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